İmranlı-Suşehri çevresindeki serpantinitlerde ve gölsel havzalarda Mg-mineral oluşumlarının mineralojik-petrografik incelenmesi

Abstract

V ÖZET Yüksek Lisans Tezi İMRANLI-ŞUŞEHRİ ÇEVRESİNDEKİ SERPANTİNİTLERDE VE GÖLSEL HAVZALARDA Mg-MİNERAL OLUŞUMLARININ MİNERALOJİK- PETROGRAFİK İNCELENMESİ Aylin KARAYEL Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr.Hüseyin YALÇIN İnceleme alanı, Sivas'ın yaklaşık 120 km kuzeydoğusunda, Suşehri-İmranh arasında Kızıldağ yöresinde 1300 km2 lik bir alanda yüzeylenen, Üst Kretase yaşlı Refahiye Karmaşığı ile Üst Miyosen yaşlı gölsel kayaları kapsamaktadır. Sunulan çalışmada ana kayalarda ve gölsel oluşuklarda yer alan çeşitli minerallerin dağılımının ortaya çıkarılması, kaynak kaya ve çökelme ortamında oluşan istiflerin Mg-mineral içerikleri açısından ilişkilerinin incelenmesi, Mg-minerallerinin bozunma, bozuşma ve diyajenetik süreçlerde gelişen etkileşimlerinin saptanması, Mg'lu ve diğer minerallerin oluşumunu denetleyen parametrelerin tartışılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda alınan 162 kayaç ve/veya mineral fazlan optik mikroskobik ve X-ışınları kırınımı yöntemleriyle incelenmiştir. Akıncılar formasyonu (denizel, Orta-Üst Eosen) volkano-sedimanter, Onarı formasyonu (denizel, Alt-Orta Miyosen) silisiklastik-jipsli-karbonat; Çobanlı formasyonu (gölsel, Üst Miyosen Mlli-karbonatlı ve Ortaköy formasyonu (akarsu, Pliyosen) silisiklastik kayaçlar ile temsil edilmektedir. Yapılan çalışmaya göre feldispat, hematit, götit, pirit, kaolinit, C-S, I-S, I-C Akıncılar Formasyonu; kaolinit Karataş volkanitlerinin bozuşmuş ürünleri; C-S ve I-S Kösedağ Siyeniti'nin bozuşma ürünleri; aragonit, dolomit,vi manyezit, opal-CT, sepiyolit ve paligorskit serpantinitten beslenen havzalar; kaolinit, C-S ve I-S ise volkaniklerden beslenen havzalar için ayırtman mineral olduğu saptanmıştır. Refahiye Karmaşığı'na ait ofisilikat ve ofîyokarbonatlarda belirlenen mineral toplulukları ve dokusal özellikler, alterasyonun iki aşamada gerçekleştiğini düşündürmektedir. Birinci aşama serpantinleşmeye eşlik eden pektolit ve ksonotlitin sinjenetik oluşumu; ikinci aşama ise bazı ofisilikatların (serpantin, talk, klorit, sepiyolit) ve ofîkarbonatların (kalsit, dolomit, manyezit, hidromanyezit) epijenetik oluşumudur. Çobanlı Formasyonu'ndaki feldispat ve kuvars volkanojenik kökenli minerallerdir. Ortaç bileşimli volkanojenik ürünlerin, özellikle volkanik camın diyajenetik evrede bozuşmasından açığa çıkan katyonlardan Si ve Al, silikat minerallerinin; artan Si, opal-A ve opal-CT'nin; çevredeki karbonat kayaçlarmdan taşınan Ca, kalsit ve aragonitin; serpantinitlerin ayrışmasından açığa çıkan Fe, Fe- oksit/hidroksit/sültur minerallerinin; Mg ise Mg- ve/veya MgCa-karbonatlarm oluşumunda değerlendirilmiştir. Paleogölün Mg/Ca oranına göre; kalsit, aragonit, dolomit ve/veya manyezit oluşmuştur. Fe-mineralleri ortaç-asidik ve indirgen koşullarda oluşmuş diyajenetik bileşenlerdir. Volkanik ürünler ve/veya serpantinitler ile ilişkili Al, Fe ve silisik asit ile daha yaşlı karbonat kayaçlarmdan türeyen Ca'un göl suyuna eklenmesiyle paligorskit ve/veya dolomit ve/veya sepiyolit çökelmiştir. Doğada ender bulunan pektolit ve ksonotlit mineralleri, Türkiye'deki bir ofiyolit kuşağında ilk kez belirlenmiştir. Refahiye Karmaşığı'nın mineral birliktelikleri; Kuzey Anadolu Ofiyolitleri'nin, Güneydoğu Anadolu Ofiyolitleri'nden (bozuşma/bozunma süreci ve ortamı bakımından) ayırt edilmesinde bir ölçüt gibi gözükmektedir. Gölsel ortamı temsil eden Çobanlı formasyonu; kaynak bölge/kayaç ve beslenme rejimi ile ilişkili olarak, altındaki denizel birimler ile üzerindeki daha genç havza dolgusundan değişik mineraller içermesiyle ayrılmaktadır. Bu nedenle; KAF boyunca yüzeylenen karasal birimlerin ayırt edilmesinde mineralojik ölçütlerin de kullanılabileceğine inanılmaktadır. Refahiye Karmaşığı manyezit, Çobanlı Formasyonu manyezit ve sepiyolit gibi önemli endüstriyel hammadde potansiyeli taşımakta olup; dolayısıyla bu birimlerin Tokat-Erzincan arasındaki yüzeylemelerinin manyezit ve sepiyolit açısından yeniden araştırılması gerekmektedir. Anahtar Kelimeler: Serpantinit, Ofisilikat, Ofikarbonat, Magmatizma, Diyajenez

vıı ABSTRACT Ms Thesis MTNERALOGIC-PETROGRAPHIC STUDIES OF Mg-MINERAL OCCURRENCES IN THE SERPENTTNITES AND LACUSTRINE BASINS IN THE IMRANLI-ŞUŞEHRI REGION Aylin KARAYEL Cumhuriyet University Institute of Applied and Natural Sciences Geological Engineering Department Supervisor: Prof.Dr.Hüseyin YALÇIN The study area is located around Kızıldağ between Suşehri and İmranlı to the 120 km-northeastern of the Sivas city and covers ophiolites of Upper Cretaceous Refahiye complex and Upper Miocene lacustrine rocks outcropped in an area of 1300 km2. In this project, it has been aimed to reveal the mineralogical distributions, to study the Mg-mineral contents of sequences occurred in the source rock and deposition environmental, to determine the interactions developed in the weathering, alteration and diagenetic processes, finally to discuss the parameters controlling the occurrences of Mg- minerals and other minerals. 162-rock samples and/or mineral phases obtained in this scope were investigated by optical microscopy and X-ray diffraction methods. The formations has been represented by rocks which are volcanosedimentary in the Akıncılar (marine, Middle-Upper Eocene), siliciclastic-gypsum-carbonate in the Onarı (marine, Lower-Middle Miocene), clayey-calcareous in the Çobanlı (lacustrine, Upper Miocene) and siliciclastic (fluviatile, Pliocene). As a result of these lithologic differences; the diagnostic minerals are feldspar, hematite, goethite, pyrite, kaolinite, C- S, I-S and I-C for Akıncılar Formation, kaolinite for the alteration products of Karataş volcanite; C-S and I-S for alteration products of Kösedağı syenite; aragonite, dolomite,vıu magnesite, opal-CT, sepiolite and palygorskite for serpentinite-fed basins; kaolinit, C-S and I-S for volcanic-fed basins. The textural properties and mineral assemblages in the ophisilicates and ophicarbonates of the Refahiye complex indicate that the alteration occured in two stages. First stage is syngenetic formation of pectolite and xonotlite associated with serpentinization; on the contrary second stage is epigenetic formation of some ophisilicates (serpentine, talc, chlorite, sepiolite) and ophicarbonates (calcite, dolomite, magnesite, hydromagnesite). Feldspar and quartz are volcanogenic-originated minerals in the Çobanlı formation. The cations such as Si and Al, and excess Si released from alteration in the diagenetic stage of intermediate volcanogenic products, particularly volcanic glass are used in the formation of the silicate minerals and for opal-A and opal-CT, respectively. Ca transported from the surrounding rocks contributes to the compositions of calcite and aragonite. Fe and Mg released from the decomposition of serpentinite synthesized Fe- oxide/hydroxide/sulfur and Mg- and MgCa-carbonate minerals. Calcite, aragonite, dolomite and/or magnesite occurred depending on Mg/Ca ration of paleolakes. Fe- minerals are diagenetic constituents, which were occurred in the neutral-acidic and reductant conditions. Palygorskite, and/or dolomite and/or sepiolite are precipitated by the addition to lake waters of Al, Fe and silicic acid related to volcanic products and serpentinites, Ca derived from older carbonate rocks. Pectolite and xonotlite minerals, rare found in the nature, are first discovered in an ophiolite belt in Turkey. The mineral associations of Refahiye complex are have been seemed to be a criterion for distinguihing the North Anatolian Ophiolites and Southeast Anatolian Ophiolites on the basis of alteration/weathering process and geological setting. Çobanlı formation representing lacustrine environment differ from marine units at the bottom and continental basin filling at the top by including various minerals. For this reason, it is believed that mineralogic criterions may be also used to distinguish the continental units outcropped along NAF. It is necessary to research these units outcropped between Tokat-Erzincan, because Refahiye complex and Çobanlı formation contain important industrial raw materials such as magnesite in the and magnesite and sepiolite, respectively, Key Words: Serpentinite, Ophisilicate, Ophicarbonate, Magmatism, Diagenesis